Vee temperatuuri ja aja graafik. Vedeliku temperatuuri muutused sõltuvalt kuumutamisajast
Sama aine sisse päris maailm olenevalt keskkonnatingimustest võib see olla erinevates olekutes. Näiteks võib vesi olla vedeliku kujul, tahke aine kujul - jää, gaasi kujul - veeaur.
- Neid olekuid nimetatakse aine agregeeritud olekuteks.
Aine molekulid erinevates agregatsiooniseisundites ei erine üksteisest. Konkreetse agregatsiooni oleku määrab molekulide asukoht, samuti nende liikumise ja üksteisega suhtlemise iseloom.
Gaas – molekulide vaheline kaugus on palju suurem kui molekulide endi suurus. Vedelate ja tahkete ainete molekulid asuvad üksteisele üsna lähedal. IN tahked ained veelgi lähemale.
Agregaadi muutmiseks keha seisund, see peab andma energiat. Näiteks selleks, et vesi muutuks auruks, tuleb seda kuumutada, et aur muutuks uuesti veeks, peab see loobuma energiast.
Üleminek tahkest olekust vedelaks
Aine ülekanne alates tahkes olekus vedelikuks muutumist nimetatakse sulatamiseks. Selleks, et keha hakkaks sulama, tuleb see kuumutada teatud temperatuurini. Temperatuur, mille juures aine sulab, on nimetatakse aine sulamistemperatuuriks.
Igal ainel on oma sulamistemperatuur. Mõne keha puhul on see väga madal, näiteks jää puhul. Ja mõnel kehal on väga kõrge sulamistemperatuur, näiteks raual. Üldiselt on kristalse keha sulatamine keeruline protsess.
Jää sulamise graafik
Alloleval joonisel on kujutatud kristalse keha, antud juhul jää sulamise graafik.
- Graafik näitab jää temperatuuri sõltuvust selle kuumutamise ajast. Temperatuur on näidatud vertikaalteljel, aeg on näidatud horisontaalteljel.
Graafikult, et esialgu oli jäätemperatuur -20 kraadi. Siis hakkasid nad seda soojendama. Temperatuur hakkas tõusma. Sektsioon AB on sektsioon, kus jää kuumutatakse. Aja jooksul tõusis temperatuur 0 kraadini. Seda temperatuuri peetakse jää sulamistemperatuuriks. Sellel temperatuuril hakkas jää sulama, kuid selle temperatuur lakkas tõusmast, kuigi ka jää kuumutamine jätkus. Sulamispiirkond vastab graafikul olevale BC-alale.
Siis, kui kogu jää sulas ja vedelaks muutus, hakkas vee temperatuur uuesti tõusma. Seda näitab graafikul kiir C. See tähendab, et me järeldame, et sulamise ajal kehatemperatuur ei muutu, Kogu sissetulev energia kasutatakse sulatamiseks.
Selle ülesande eest saate 2020. aasta ühtsel riigieksamil 2 punkti
Füüsika ühtse riigieksami ülesanne 11 on pühendatud termodünaamika ja molekulaarkineetilise teooria alustele. ühine teema See pilet on erinevate nähtuste selgitus.
Füüsika ühtse riigieksami ülesanne 11 on alati üles ehitatud samamoodi: õpilasele pakutakse graafikut või kirjeldust mis tahes seose kohta (soojusenergia vabanemine keha kuumutamisel, gaasirõhu muutus sõltuvalt selle temperatuurist või tihedus, mis tahes protsessid ideaalses gaasis). Seejärel on viis väidet, mis on otseselt või kaudselt seotud pileti teemaga ja esitavad termodünaamiliste seaduste tekstilise kirjelduse. Nende hulgast peab õpilane valima kaks väidet, mida ta peab tõeseks ja mis vastavad tingimusele.
Füüsika ühtse riigieksami ülesanne 11 hirmutab õpilasi enamasti, sest sisaldab palju digitaalseid andmeid, tabeleid ja graafikuid. Tegelikult on see teoreetiline ja tudeng ei pea küsimusele vastates midagi arvutama. Seetõttu tegelikult see küsimus tavaliselt erilisi raskusi ei tekita. Õpilane peab aga oma võimeid adekvaatselt hindama ja üheteistkümnenda ülesande juures “liiga kauaks jäämine” ei ole soovitatav, sest kogu testi sooritamise aeg on piiratud teatud arvu minutitega.
1. Joonistage temperatuuri (t i) (näiteks t 2) graafik kütteaja (t, min) sõltuvuses. Veenduge, et püsiseisund on saavutatud.
3. Ainult statsionaarse režiimi jaoks arvutage väärtused ja lnA, sisestage arvutustulemused tabelisse.
4. Koostage sõltuvuse graafik x i-st, võttes võrdluspunktiks esimese termopaari asukoha x 1 = 0 (termopaaride koordinaadid on paigaldusel näidatud). Joonistage mööda märgitud punkte sirgjoon.
5. Määrata kaldenurga keskmine puutuja või
6. Arvutage valemi (10) abil, võttes arvesse (11), metalli soojusjuhtivuse koefitsient ja määrake mõõtmisviga.
7. Määrake teatmeteose abil metall, millest varras on valmistatud.
1. Millist nähtust nimetatakse soojusjuhtivuseks? Kirjutage üles selle võrrand. Mis iseloomustab temperatuuri gradienti?
2. Mis on soojusenergia kandja metallides?
3. Millist režiimi nimetatakse statsionaarseks? Tuletage seda režiimi kirjeldav võrrand (5).
4. Tuletage soojusjuhtivusteguri valem (10).
5. Mis on termopaar? Kuidas saab seda kasutada temperatuuri mõõtmiseks varda teatud punktis?
6. Milline on antud töö soojusjuhtivuse mõõtmise meetod?
Laboratoorsed tööd № 11
Termopaaril põhineva temperatuurianduri valmistamine ja kalibreerimine
Töö eesmärk: termopaari valmistamise meetodiga tutvumine; termopaari baasil temperatuurianduri valmistamine ja kalibreerimine; temperatuurianduri kasutamine Woodi sulami sulamistemperatuuri määramiseks.
Sissejuhatus
Temperatuur - füüsiline kogus, mis iseloomustab makroskoopilise süsteemi termodünaamilise tasakaalu seisundit. Tasakaalutingimustes on temperatuur võrdeline kehaosakeste soojusliikumise keskmise kineetilise energiaga. Füüsikaliste, keemiliste ja muude protsesside toimumise temperatuurivahemik on äärmiselt lai: absoluutsest nullist 10 11 K ja kõrgemale.
Temperatuuri ei saa otse mõõta; selle väärtuse määrab temperatuurimuutus, mis tahes mõõtmiseks mugav füüsikalised omadused ained. Sellised termomeetrilised omadused võivad olla: gaasi rõhk, elektritakistus, vedeliku soojuspaisumine, heli levimise kiirus.
Temperatuuriskaala koostamisel omistatakse temperatuuri väärtused t 1 ja t 2 kahele fikseeritud temperatuuripunktile (mõõdetud füüsikalise parameetri väärtus) x = x 1 ja x = x 2, näiteks jää sulamistemperatuur. ja vee keemistemperatuur. Temperatuuride vahet t 2 – t 1 nimetatakse skaala peamiseks temperatuurivahemikuks. Temperatuuriskaala on konkreetne funktsionaalne numbriline seos temperatuuri ja mõõdetud termomeetrilise omaduse väärtuste vahel. Võimalik on piiramatu arv temperatuuriskaalasid, mis erinevad termomeetriliste omaduste, aktsepteeritud sõltuvuse t(x) ja fikseeritud punktide temperatuuride poolest. Näiteks on olemas Celsiuse, Reaumuri, Fahrenheiti jne skaala Empiiriliste temperatuuriskaalade põhimõtteline puudus on nende sõltuvus termomeetrilisest ainest. See puudus puudub termodünaamilises temperatuuriskaalas, mis põhineb termodünaamika teisel seadusel. Tasakaaluprotsesside puhul kehtib järgmine võrdsus:
kus: Q 1 – süsteemi poolt küttekehast vastuvõetud soojushulk temperatuuril T 1; ja Q 2 on külmikusse temperatuuril T 2 antud soojushulk. Seosed ei sõltu töövedeliku omadustest ja võimaldavad määrata termodünaamilist temperatuuri mõõtmiseks saadaolevate suuruste Q 1 ja Q 2 abil. Üldtunnustatud seisukoht on, et T 1 = 0 K – at absoluutne null temperatuurid ja T 2 = 273,16 K vee kolmikpunktis. Temperatuuri termodünaamilisel skaalal väljendatakse Kelvini kraadides (0 K). Sissejuhatus T 1 = 0 on ekstrapolatsioon ja ei nõua absoluutse nulli rakendamist.
Termodünaamilise temperatuuri mõõtmisel kasutatakse tavaliselt termodünaamika teise seaduse üht ranget tagajärge, mis seob mugavalt mõõdetava termodünaamilise omaduse termodünaamilise temperatuuriga. Selliste suhete hulgas: ideaalse gaasi seadused, musta keha kiirguse seadused jne. Laias temperatuurivahemikus, umbes heeliumi keemistemperatuurist kulla tahkumispunktini, annab gaasitermomeeter kõige täpsemaid termodünaamilise temperatuuri mõõtmisi.
Praktikas on temperatuuri mõõtmine termodünaamilisel skaalal keeruline. Selle temperatuuri väärtus näidatakse tavaliselt mugaval sekundaarsel termomeetril, mis on stabiilsem ja tundlikum kui termodünaamilist skaalat reprodutseerivad instrumendid. Sekundaarsed termomeetrid on kalibreeritud ülistabiilsete võrdluspunktide järgi, mille temperatuurid termodünaamilisel skaalal leiti varem ülitäpsete mõõtmistega.
Antud töös kasutatakse sekundaarse termomeetrina termopaari (kahe erineva metalli kontakt) ning võrdluspunktidena sulamis- ja keemispunkte. erinevaid aineid. Termopaari termomeetriline omadus on kontaktpotentsiaali erinevus.
Termopaari nimetatakse suletud elektriahel, mis sisaldab kahe erineva metalljuhi kahte ühenduskohta. Kui ristmike temperatuur on erinev, siis ahel voolab termoelektromootorjõu toimel elektrit. Termoelektromootorjõu e suurus on võrdeline temperatuuride erinevusega:
kus k-const, kui temperatuuride erinevus ei ole väga suur.
K väärtus ei ületa tavaliselt mitukümmend mikrovolti kraadi kohta ja sõltub materjalidest, millest termopaar on valmistatud.
1. harjutus. Termopaari valmistamine
Ülesannete kataloog.
2. osa
Tehke nende ülesannete jaoks testid
Tagasi ülesannete kataloogi
MS Wordis printimiseks ja kopeerimiseks mõeldud versioon
Keemistemperatuurini eelkuumutatud vedeliku keemisprotsessi ajal läheb sellele antav energia ära
1) suurendada keskmine kiirus molekulaarsed liikumised
2) suurendada molekulide keskmist liikumiskiirust ja ületada molekulidevahelised vastasmõjujõud
3) ületada molekulide vahelisi vastasmõjusid, suurendamata nende keskmist liikumiskiirust
4) suurendada molekulide keskmist liikumiskiirust ja suurendada molekulidevahelisi vastastikmõjusid
Lahendus.
Keemisel vedeliku temperatuur ei muutu, kuid toimub üleminek teise agregatsiooni olekusse. Teise agregatsiooniseisundi moodustumine toimub molekulide interaktsioonijõudude ületamisel. Temperatuuri püsivus tähendab ka molekulide keskmise liikumiskiiruse püsivust.
Vastus: 3
Allikas: Riiklik Füüsikaakadeemia. Pealaine. Valik 1313.
Avatud anum veega asub laboris, kus hoitakse teatud temperatuuri ja õhuniiskust. Aurustumise kiirus on võrdne vee kondenseerumiskiirusega anumas
1) ainult siis, kui temperatuur laboris on üle 25 °C
2) ainult tingimusel, et õhuniiskus laboris on 100%
3) ainult tingimusel, et temperatuur laboris on alla 25 °C ja õhuniiskus alla 100%
4) laboris mis tahes temperatuuril ja niiskusel
Lahendus.
Aurustumiskiirus on võrdne vee kondenseerumiskiirusega anumas ainult siis, kui õhuniiskus laboris on 100%, olenemata temperatuurist. Sel juhul täheldatakse dünaamilist tasakaalu: kui palju molekule aurustub, sama palju kondenseerub.
Õige vastus on märgitud numbri all 2.
Vastus: 2
Allikas: Riiklik Füüsikaakadeemia. Pealaine. Variant 1326.
1) 1 kg terase soojendamiseks 1 °C võrra on vaja kulutada 500 J energiat
2) 500 kg terase soojendamiseks 1 °C võrra on vaja kulutada 1 J energiat
3) 1 kg terase soojendamiseks 500 °C võrra on vaja kulutada 1 J energiat
4) 500 kg terase kuumutamiseks 1 °C võrra on vaja kulutada 500 J energiat
Lahendus.
Erisoojusmahutavus iseloomustab energiahulka, mis tuleb anda ühele kilogrammile ainest, millest keha koosneb, et seda kuumutada ühe Celsiuse kraadi võrra. Seega 1 kg terase soojendamiseks 1 °C võrra on vaja kulutada 500 J energiat.
Õige vastus on märgitud numbri all 1.
Vastus: 1
Allikas: Riiklik Füüsikaakadeemia. Pealaine. Kaug-Ida. Variant 1327.
Terase erisoojusvõimsus on 500 J/kg °C. Mida see tähendab?
1) 1 kg terase jahutamisel 1 ° C võrra vabaneb energiat 500 J
2) 500 kg terase jahutamisel 1 °C võrra vabaneb energiat 1 J
3) 1 kg terase jahutamisel 500 °C võrra vabaneb 1 J energiat
4) 500 kg terase jahutamisel 1 °C võrra vabaneb energiat 500 J
Lahendus.
Erisoojusmahtuvus iseloomustab energiahulka, mis tuleb anda ühele kilogrammile ainele, et seda kuumutada ühe Celsiuse kraadi võrra. Seega 1 kg terase soojendamiseks 1 °C võrra on vaja kulutada 500 J energiat.
Õige vastus on märgitud numbri all 1.
Vastus: 1
Allikas: Riiklik Füüsikaakadeemia. Pealaine. Kaug-Ida. Valik 1328.
Regina Magadeeva 09.04.2016 18:54
Minu kaheksanda klassi õpikus näeb minu erisoojusmahu definitsioon välja selline: füüsikaline suurus, mis on arvuliselt võrdne soojushulgaga, mis tuleb üle kanda 1 kg kaaluvale kehale, et selle temperatuur muutuks! 1 kraadi võrra. Lahendus ütleb, et 1 kraadi võrra kütmiseks on vaja erisoojusvõimsust.
